沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器的應(yīng)用體會(huì)

1、沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器的應(yīng)用體會(huì)摘要：在中小型沖擊式水輪機(jī)中，常規(guī)配置YDT等電液調(diào)速器；近些年調(diào)速器廠家研制出了沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器，已在不少高水頭電站中投入使用，運(yùn)行效果比較理想；通過(guò)比照兩類(lèi)調(diào)速器的使用情況，簡(jiǎn)要談?wù)勈褂脤?zhuān)用調(diào)速器的一些體會(huì)。關(guān)鍵詞：水輪機(jī)調(diào)速器應(yīng)用體會(huì)1概述沖擊式水輪機(jī)適用于高水頭、小流量的電站，它將來(lái)自壓力管道的水，經(jīng)噴嘴后轉(zhuǎn)換為高速射流，切向沖擊轉(zhuǎn)輪，推動(dòng)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。為了保證水輪發(fā)電機(jī)組能順利地并網(wǎng)發(fā)電，必須配置調(diào)速器，它的主要功能是在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，保持其輸出的電能頻率、電壓穩(wěn)定。通常，調(diào)速器是通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)人水輪機(jī)的水的流量來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，對(duì)

2、于沖擊式水輪機(jī)來(lái)說(shuō)，就是挪動(dòng)噴針以改變噴嘴的開(kāi)度，從而改變水的流量。我廠以往消費(fèi)的沖擊式水輪機(jī)，一般是配置電液自動(dòng)調(diào)速器，近年，調(diào)速器廠家研制出了沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)沖調(diào))，并逐漸在電站中開(kāi)始應(yīng)用。2配置電液調(diào)速器時(shí)的特點(diǎn)電液自動(dòng)調(diào)速器主要是指YDT、YT型，后來(lái)開(kāi)展為使用步進(jìn)電機(jī)PL的BT調(diào)速器，它的測(cè)頻放大、回復(fù)及控制部分采用電氣回路來(lái)實(shí)現(xiàn)，而液壓放大、反響機(jī)構(gòu)、作功機(jī)構(gòu)那么采用機(jī)械液壓裝置，是目前應(yīng)用最廣泛的調(diào)速器。由于沖擊式水輪機(jī)的壓力鋼管一般比較長(zhǎng)，因此，噴針不能關(guān)閉太快，否那么會(huì)產(chǎn)生極大的水壓，危害壓力管的平安，同時(shí)，又必須在極短的時(shí)間內(nèi)切除射流，以防止出現(xiàn)飛逸，如今的

3、機(jī)組一般采用噴針與折向器雙重調(diào)節(jié)的操作機(jī)構(gòu)。電液自動(dòng)調(diào)速器輸出的是扭矩，通過(guò)調(diào)速軸，把調(diào)速器的轉(zhuǎn)臂與水輪機(jī)的操作機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一起，調(diào)速器的指令通過(guò)連桿使操作機(jī)構(gòu)中的配壓閥活塞左、右挪動(dòng)，壓力油通過(guò)配壓閥上的孔口，流人接力器的兩側(cè)，操縱噴針啟閉。在調(diào)速軸的適當(dāng)位置，另設(shè)1套拐臂、連桿來(lái)直接控制折向器，以保證折向器與噴針之間的協(xié)聯(lián)關(guān)系。單噴嘴機(jī)組的這種配置已應(yīng)用多年，比較可靠，能保證水輪機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。而對(duì)于雙噴嘴沖擊式水輪機(jī)，在運(yùn)行時(shí)要求上、下噴針能同步挪動(dòng)，且與折向器保持協(xié)聯(lián)關(guān)系。以前，國(guó)內(nèi)都采用凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)來(lái)完成這一系列動(dòng)作。由于整個(gè)構(gòu)造很復(fù)雜，死區(qū)較多，而且凸輪、差動(dòng)配壓閥等零件的加工、安裝

4、等方面容易產(chǎn)生誤差，經(jīng)常產(chǎn)生動(dòng)作緩慢，噴針位置控制不夠準(zhǔn)確等現(xiàn)象，這是配置YDT普通調(diào)速器的雙噴嘴沖擊式水輪機(jī)無(wú)法徹底解決的問(wèn)題。3配置沖調(diào)時(shí)的特點(diǎn)沖調(diào)實(shí)際上是改進(jìn)過(guò)的PL型電液自動(dòng)調(diào)速器，它分單噴嘴用調(diào)速器、雙噴嘴用調(diào)速器，沖調(diào)與普通調(diào)速器的主要區(qū)別在于它輸出的不是扭矩，而是壓力油；由于沖擊式水輪機(jī)是通過(guò)改變噴針的開(kāi)度來(lái)改變其流量，噴針是作直線運(yùn)動(dòng)的，因此只要在噴針后設(shè)置1個(gè)接力器，控制壓力油的進(jìn)出方向，就能直接控制噴針的啟閉，這樣，就可以取消水輪機(jī)上的操作機(jī)構(gòu)。為了讓調(diào)速器減少過(guò)調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)過(guò)程穩(wěn)定，準(zhǔn)確控制噴針的行程，要設(shè)置1個(gè)位移反響裝置。位移反響裝置通常有機(jī)械反響和電氣反響兩種。機(jī)械

5、反響是用鋼絲或鋼帶將噴針的位移信號(hào)送到調(diào)速器的回復(fù)軸上，再通過(guò)調(diào)速器內(nèi)部液壓系統(tǒng)和電氣回路共同作用，使主配壓閥的活塞逐漸回到平衡位置，從而使噴針到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)；而電氣反響那么是通過(guò)位移傳感器或電位計(jì)等電子元件將噴針的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，反響到PL的AD接口(模數(shù)轉(zhuǎn)換接口)，該數(shù)值與PL內(nèi)部的計(jì)算值進(jìn)展比較，以決定噴針是開(kāi)還是關(guān)。由于反響電壓的作用與頻率偏向的作用正好相反，就減緩了接力器的挪動(dòng)速度，減小了過(guò)調(diào)節(jié)，使調(diào)節(jié)到達(dá)平衡，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)不同廠家消費(fèi)的沖調(diào)采用的反響形式各有其特點(diǎn)，可根據(jù)不同的機(jī)組的詳細(xì)情況，選擇適宜的反響形式。沖調(diào)的另一改進(jìn)是它的軟件系統(tǒng)，大多廠家的可編程邏

6、輯控制器(PL)，采用面向硬件仿真編程，采用模塊構(gòu)造，變參數(shù)并聯(lián)PID調(diào)節(jié)原理，改變了以往采用梯形圖、指令表等程序構(gòu)造，其測(cè)頻環(huán)節(jié)由PL本身完成，無(wú)須單獨(dú)設(shè)置測(cè)頻電路，進(jìn)步了測(cè)頻環(huán)節(jié)的可靠性。也有廠家采用P(可編程計(jì)算機(jī)控制器)，它將原PL的標(biāo)準(zhǔn)功能和工業(yè)計(jì)算機(jī)的多任務(wù)操作系統(tǒng)集成在一起，配以數(shù)字閥隨動(dòng)系統(tǒng)，效果也不錯(cuò)。當(dāng)雙噴嘴機(jī)組配置沖調(diào)后，就可以取消水輪機(jī)上的凸輪連桿組合操作機(jī)構(gòu)，在每個(gè)噴針后設(shè)置1個(gè)接力器，由壓力油根據(jù)調(diào)速器指令直接控制噴針的啟閉。由于調(diào)速器中有兩套一樣的液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，再根據(jù)選定的調(diào)速器反響形式，在每個(gè)噴針后都設(shè)置相應(yīng)的反響裝置，分別與一套液壓隨動(dòng)系統(tǒng)相聯(lián)；而折向器及其接

7、力器由調(diào)速器中單獨(dú)的1個(gè)電磁閥來(lái)控制，它與噴針不再保持協(xié)聯(lián)關(guān)系，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，折向器始終處于全開(kāi)狀態(tài)，只有在關(guān)機(jī)或緊急停機(jī)時(shí)，接力器才動(dòng)作，關(guān)閉折向器；至于上、下噴針如何動(dòng)作、行程多少、折向器何時(shí)關(guān)閉等等，都由PL中的程序通過(guò)控制壓力油來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣整個(gè)水輪機(jī)的構(gòu)造就變得異常簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)的可靠性也大大增強(qiáng)了。單噴嘴水輪機(jī)的專(zhuān)用調(diào)速器中，只有1套液壓隨動(dòng)系統(tǒng)，其他的與雙噴嘴的專(zhuān)用調(diào)速器一樣。此時(shí)，我們大多項(xiàng)選擇用電反響裝置，因?yàn)樗惭b很方便，在水輪機(jī)上也不用另加轉(zhuǎn)換裝置，只要1個(gè)支架固定好電位計(jì)或位置傳感器即可；電反響方式的調(diào)試也比較容易，另外，它對(duì)調(diào)速器的位置沒(méi)有要求，可以任意布置。4應(yīng)用實(shí)例

8、浙江麗水黃樣口電站，裝機(jī)容量為兩臺(tái)800k的JA237622X7型雙噴嘴沖擊式水輪機(jī)，電站的技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計(jì)水頭239，設(shè)計(jì)流量0439真。發(fā)電機(jī)為SF80061180，調(diào)速器為天津某廠的TDBT2型沖擊式水輪機(jī)專(zhuān)用調(diào)速器。在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到下噴針在廠房平面以下，工作環(huán)境比較潮濕，還有可能發(fā)生滴水滴油等情況，我們對(duì)電位計(jì)、位移傳感器等電氣元件能否長(zhǎng)期可靠工作存有疑慮，所以選擇了機(jī)械反響方式，并設(shè)計(jì)了1個(gè)反響機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖1)，將噴針的挪動(dòng)間隔 轉(zhuǎn)換為扇形輪的旋轉(zhuǎn)弧長(zhǎng)，再通過(guò)5的鋼絲繩經(jīng)滑輪反響到調(diào)速器中的回復(fù)軸上。當(dāng)噴針挪動(dòng)時(shí)，回復(fù)軸也相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)杠桿使與之相聯(lián)的步進(jìn)電機(jī)發(fā)出位移反響信號(hào)，經(jīng)與P

9、L的位置信號(hào)進(jìn)展運(yùn)算后，輸出一個(gè)頻率差值，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器去驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使引導(dǎo)閥針塞分開(kāi)中間位置；此時(shí)，主配壓閥的活塞受壓差作用作相應(yīng)挪動(dòng)，通過(guò)液壓系統(tǒng)向噴針接力器配送壓力油，同時(shí)，帶動(dòng)回復(fù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)杠桿使引導(dǎo)閥針塞回到中間位置，完成一次調(diào)節(jié)，從而控制噴針?lè)€(wěn)定在某一位置，以保證機(jī)組頻率和出力的穩(wěn)定。在這臺(tái)機(jī)組的試運(yùn)行時(shí)，先進(jìn)展手動(dòng)操作，噴針接到指令后，迅速挪動(dòng)，沒(méi)有發(fā)生配置普通YDT調(diào)速器時(shí)的滯后現(xiàn)象；自動(dòng)開(kāi)機(jī)起動(dòng)時(shí)，機(jī)組自動(dòng)跟蹤電網(wǎng)頻率，轉(zhuǎn)速迅速上升到同期要求，順利并網(wǎng)；接著作帶負(fù)荷試驗(yàn)，機(jī)組起動(dòng)并網(wǎng)后，在額定功率的25、50、75各運(yùn)行了30in，在連續(xù)增減負(fù)荷的過(guò)程中，接力器無(wú)擺

10、動(dòng)，機(jī)組無(wú)異?，F(xiàn)象，說(shuō)明預(yù)調(diào)好的緩沖參數(shù)是適宜的；再滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行2h，在這過(guò)程中，頻率一直穩(wěn)定在50土02Hz之間，出力變化也很校最后，作甩負(fù)荷試驗(yàn)，即在機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，突然跳閘與電網(wǎng)脫開(kāi)，這會(huì)使調(diào)速器的各部件到達(dá)極限，是對(duì)調(diào)速器整體調(diào)節(jié)質(zhì)量的考驗(yàn)；分別在額定功率的25、50、75和100作了甩負(fù)荷試驗(yàn)，并對(duì)甩負(fù)荷前后的機(jī)組參數(shù)作了記錄；在甩滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，水輪機(jī)折向器能在跳閘2s時(shí)內(nèi)迅速倒下，切斷射流，機(jī)組速率相對(duì)上升了34，壓力水管的壓力上升了14左右，噴針接力器關(guān)閉時(shí)間為20s，這些參數(shù)都在允許范圍內(nèi)，說(shuō)明調(diào)速器的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和速動(dòng)性能良好。經(jīng)72h的試運(yùn)行后，機(jī)組通過(guò)驗(yàn)收，并一直運(yùn)行穩(wěn)定。5完畢語(yǔ)目前，已有多臺(tái)此類(lèi)型的機(jī)組成功發(fā)電，從運(yùn)行情況看，雙噴嘴水輪機(jī)的專(zhuān)用調(diào)速器是很成功的